系列文章目录

1.件基础
2.电路设计
3.PCB设计
4.件焊接
5.板子调试
6.程序设计
7.算法学习
8.编写exe
9.检测标准
10.项目举例
11.职业规划

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前言

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送给大学毕业后找不到奋斗方向的你（每周不定时更新）

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以实际应用的角度出发，带着问题去思考学习，本系列文章的作用就是增强个人实战能力，激发个人探索欲和解决实际问题的能力。

OK，开始10章的系统学习之路吧！加油！

一、认识件

①、认识件

本小节目标：看到一个件可以大概估计他是什么，有什么作用。

简单测试：一眼扫过去，如果下图件都认识，那本小节掌握的可以了

②、认识封装

本小节目标：了解知道有这种封装即可。

开始学习：

常见电子件封装

简单测试：一眼扫过去，如果下图封装都认识，那本小节掌握的可以了

（偷偷告诉你，就算现在不认识也没事，学到第3章就认识了）

器件基础知识在大学基本上都教了，所以就不讲了，直接从器件应用开始。

二、电阻

1.上拉电阻与下拉电阻

①、定义

在学习单片机的时候，我们经常遇到一组名词：上拉电阻和下拉电阻，通过学习我们知道上下拉电阻不仅能使当前电平稳定避免受到干扰，同时上拉电阻还能提高单片机的驱动能力。

在电子器件间中，并不存在上拉电阻和下拉电阻这两种实体的电阻，之所以这样称呼，原因是根据电阻不同使用的场景来定义的，其本质还是电阻。就像去耦电容，耦合电容一样，也是根据其应用场合来取名，其本质还是电容。

上拉电阻的定义（上图R1）：
在某信号线上，通过电阻与一个固定的高电平VCC相接，使其电压在空闲状态保持在VCC电平，此时电阻被称为上拉电阻。

同理，下拉电阻的定义(上图R2)：
将某信号线通过电阻接在固定的低电平GND上，使其空闲状态保持GND电平，此时的电阻被称为下拉电阻。

②、应用

1.钳位（使处于一个稳定的状态）

首先先需要了解的是数字电路有三种状态：高电平、低电平和高阻态，有些场合希望电平在上电初始时为高或低，不要出现高阻态，就会使用上下拉电阻使管脚处于稳定的状态（同时可以限流），当学到系列六，用单片机写软件就会更加了解。

2.拉电流

解决总线的驱动能力不足的问题，加上拉电阻可以增大电流，下拉电阻用来吸收电流。

3.增强抗干扰能力

在CMOS芯片中，为了防止静电对器件造成损坏，不使用的常常不会悬空，接上拉电阻提供泄放电荷的通路。（如TI的SN74HC595的数据手册中所述）

4.阻抗匹配

在长距离传输时，电阻不匹配会引起反射，加上下拉电阻用以阻抗匹配，抑制反射波干扰。（串接电阻也是阻抗匹配的方法）

③、阻值选择

电路设计中，一般阻值大小都是凭借经验选取。上拉电阻阻值有4.7k欧姆,10k欧姆等。

1.上下拉的电阻可以根据电阻阻值的大小，分为强拉和弱拉。拉电阻阻值越小，表示上下拉的能力也就越强，但是相应的功耗也就越大。

2.在高速电路中，过大的上拉电阻可能会导致信号的上升沿边沿不够陡峭，过小的上拉电阻可能会导致信号的低电平值增大（比0V高，若过高会导致低电平值被判为高电平导致数据出错）。

3.对于内部带上下拉的IO口，如果IO口带上拉，低功耗时可以将此引脚设置为高电平输出或者高阻，可以减少一部分的功耗；下拉同理，设置为低电平或者高阻减少功耗。

4.阻值计算（上拉电阻为例）

最大值：为确保高电平时输出有效，上拉电阻要明显小于负载的阻抗。若上拉电阻过大，会导致输出的高电平不足。

最小值：不超过场效应管的额定电流（或三极管的饱和电流）。

算出最大和最小值后，选取中间值就可以了。但是，如果负载电流较大，低电平要求很严格，那么就要选接近最小值的上拉电阻。如果考虑尽可能的低功耗，那么就选用接近最大值的上拉电阻。

④、因上下拉电阻引发的问题

案例一

案例二

⑤、因一颗上拉电阻引发的思考

拉我一把——一颗上拉电阻引发的思考

2.高精密采样电阻

①、开尔文电阻

为何高精度电阻测量需要四线？什么是开尔文测量法？（视频）

在用低阻值电阻来检测一个精密的电压降时，通常要使用四脚开尔文连接的电阻，这种结构的电阻能够消除电阻两端引脚的电压降对检测值带来的影响。在电流检测电路中，接触电阻和引脚的电阻可能比电阻本身的阻值还要大，所以如果使用两脚的电阻将可能导致重大测量误差。

如上图所示，四脚开尔文的连接方式分离了电流检测脚和电压检测脚。这种配置消除了从A点到B点，以及从C点到D点的引脚阻值效应，从根本上消除了引脚阻值对于检测精度的影响。
需要指出的是，四脚电阻和四脚开尔文连接的电阻是不同的，下图为三种不同的引脚结构：

上图为2脚结构的电流检测电阻，一般适用于高阻值的情况，引线和接触电阻的影响是可以忽略不计的。

上图为4脚结构的电阻，电流脚为I1和I2，电压检测脚为S1和S2。电流脚和电压脚在电阻内部的同一区域上，这种结构的好处是在电流脚I1和I2与电压检测脚S1和S2之间的阻值相同。但缺点是在接触点之间的TCR叠加到了电阻上，导致电阻的温度系数变差。

上图才为真正意义上的四脚开尔文连接，电流脚为I1和I2，电压检测脚为S1和S2。I1和S1，以及I2和S2在不同的触点上，所以避免了触点之间TCR的影响。这种结构在电流脚之间测得的阻值和电压脚之间测得的阻值会有差异，但对检测精度没有影响。

下图为普通电阻的开尔文接法

在电流检测电路上串联匹配电阻，并联去耦电容，手册中都有写哦

如INA226电流检测电路

TMC5160电机驱动芯片的电流检测电路

②、康/锰铜丝电阻

尽管四脚开尔文连接有利于改进温度特性和热电压,但总阻值有时高出实际阻值2到3倍,这会导致难以接受的功率损耗和温升。

说到电流/电压的采样电路，就像上图中万用表中所使用的那样，那么，什么是康铜丝电阻呢？

简单地说，康铜丝电阻是选用高精密合金丝并经过特殊工艺处理，其阻值低，精度高，温度系数低，具有无电感，高过载能力。

正是因为康铜丝具备以上这些优良的电气特性，所以它被广泛用于通讯系统，电子整机，自动化控制的电源等回路作限流，均流或取样检测电路连接等。

③、EE、BWL、RX70、RJ711系列电阻

主要用于精密仪器仪表等高尖端产品

3.精密贴片电阻

贴片电阻(SMD Resistor)又名片式固定电阻器(Chip Fixed Resistor) ，是金属玻璃釉电阻器中的一种。

贴片电阻是将金属粉和玻璃釉粉混合，采用丝网印刷法印在基板上制成的电阻器。耐潮湿和高温， 温度系数小。可大大节约电路空间成本，使设计更精细化。

R100这是一般贴片电阻的表示方式，可以很直观的看出电阻阻值为0.1Ω，可是工作过程中有时也会遇到精密电阻，它由两位数字加一个字母表示（有些由四位数字组成），如01C、24D等，这时再想知道其阻值就很难了。

如电阻值为174×103 =174×1000=174 KΩ（千欧姆）表示的是24D
此时，显示了精密电阻对照表的重要性。
精密贴片电阻阻值对照表

电阻上白色丝印的01C是贴片电阻阻值的字母表示方法。

①、01代码经查表得知为100、代码字母A经查表得知为10零次方(即为1)；

所以这01A代码的电阻值应为100ⅹ1=100Ω

②、01B根据以上得知为：100x10=1000Ω(即1KΩ)

③、01C根据以上得知为：100X100=10000Ω(即10KΩ)

4.为什么会有0欧电阻这种东西？

在我们的印象中，电阻就是起到阻碍电流的作用的。但是0欧电阻？不能阻挡电流的电阻我们要它干什么用？实际上，0欧电阻并不是一开始就出现的，而且大部分0欧电阻——都是贴片电阻。这是和它的用途息息相关的。

在电路板还大部分采用过孔式双面板设计的时候，并没有多少0欧电阻的发挥空间，在当时如果有公司想要节省一些成本或是其他原因而采用单层电路板，碰到不能布线的地方会使用飞线或过孔线来连接电路被分割开的两个部分。而随着时间推移，大规模工业生产中越来越多的利用到贴片器件，这也使得生产贴片单面电路板的时候遇到了同样的问题，飞线将很难焊接到贴片的焊盘里，这时候采用0欧电阻可以在较细的线路上“飞跃”过去，减少设计的难度。

基于同样的理由，过去的电路板上如果想进行配置的话可以使用跳线和跳线帽的方式来硬件控制通断。而对于贴片式电路板的话，跳线的方式很难使用机器统一安装，而使用空焊盘和0欧电阻的配合方式可以起到和跳线一样的作用，在生产的时候就起到一定的配置作用。另一方面，传统的跳线在没有连接跳线帽的情况下，两端信号频率较高的时候会辐射出干扰信号，这一点就不如空焊盘。

事实上，除了这些理由外，使用0欧电阻还有这样那样的额外作用。比如可以充当接地点的引线、构建电流回路等。还有一些原因则是很难考虑到的，比如为了方便取下测量、用没有标记的0欧电阻起到防抄板的作用等等。这些都属于是额外的用法开发了。平常我们在DIY的过程中，一般很少会用到0欧电阻，但是对于电路板上的它来说，我们也要理解它的作用。

下面总结一下0欧姆的多种用途：

1、在电路中没有任何功能，只是在PCB上为了调试方便或兼容设计等原因。

2、可以做跳线用，如果某段线路不用，直接不贴该电阻即可(不影响外观)

3、在匹配电路参数不确定的时候，以0欧姆代替，实际调试的时候，确定参数，再以具体数值的件代替。

4、想测某部分电路的耗电流的时候，可以去掉0ohm电阻，接上电流表，这样方便测耗电流。

5、在布线时，如果实在布不过去了，也可以加一个0欧的电阻。

6、在高频信号下，充当电感或电容。(与外部电路特性有关)电感用，主要是解决EMC问题。如地与地，电源和IC Pin间。

7、单点接地(指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开，各自成为独立系统。)

8、熔丝作用

9、拟地和数字地单点接地

5.电位器

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。既可作三端件使用也可作二端件使用。后者可视作一可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输入电压(外加电压)成一定关系得输出电压，因此称之为电位器。

①、基本结构

电位器通常有三个引出端子，其中有两个固定端，固定端之间的阻值最大，为电位器的标称值;另一端子为活动端子，通过改变活动端子与固定端子间的位置，可以改变相应端子间的电阻值。其典型电位器基本结构如下图所示，均由电阻体、滑动臂、转轴、外壳和焊片构成。它有三个引出端，其中AC两端电阻值最大， AB、BC之间的电阻值可以通过与转轴相连的簧片位置不同而加以改变。

②、电路图形符号

电位器阻值的单位与电阻器相同，基本单位也是欧姆，用符号Ω表示。电位器在电路中用字母R或RP(旧标准用W)表示，图2是其电路图形符号。

③、主要参数

额定功率

电位器的两个固定端上允许耗散的最大功率为电位器的额定功率。使用中应注意额定功率不等于中心抽头与固定端的功率。电位器的额定功率是指在直流或交流电路中，当大气压为87~107kPa，在规定的额定温度下长期连续负荷所允许消耗的最大功率。线绕和非线绕电位器的额定功率系列入下图所示 。

下图电位器额定功率标称系列(单位：功率)
　　
阻值变化规律

指阻值随滑动片触点旋转角度(或滑动行程)之间的变化关系，这种变化关系可以是任何函数形式，常用的有直线式、对数式和反转对数式(指数式)。

允许误差等级

实测阻值与标称阻值误差范围根据不同精度等级可允许20%、10%、5%、2%、1%的误差。精密电位器的精度可达0.1%。

标称阻值

标在产品上的名义阻值，其系列与电阻的系列类似。

除此之外，还有分辨率、滑动噪声、耐磨性、零位电阻及温度系数等等。
　　

④、作用

用作分压器

电位器是一个连续可调的电阻器，当调节电位器的转柄或滑柄时，动触点在电阻体上滑动。此时在电位器的输出端可获得与电位器外加电压和可动臂转角或行程成一定关系的输出电压。

用作变阻器

电位器用作变阻器时，应把它接成两端器件，这样花电位器的行程范围内，便可获得一个平滑连续变化的电阻值。

用作电流控制器

当电位器作为电流控制器使用时，其中一个选定的电流输出端必须是滑动触点引出端。

⑤、会发光的电位器

即透明轴电位器，轴下面是透明的，用来透PCB板上LED的光。LED焊到PCB板上，电位器焊到LED正上方，利用透明轴把光传导到旋转轴上。
如，调音功放台上的旋钮

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嵌入式工程师成长之路（1）——件基础（完整版）

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